CN111540983B - 电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法，均衡装置与电池组原有的冷却液式散热系统共同安装在电动汽车的电池组支架上，均衡装置包括设置在电池组与上盖之间的多个珀耳帖元件，珀耳帖元件的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接触,珀耳帖元件的热端端面与导热框的下表面紧贴；通过温度均衡装置进行温度均衡后，可以实现电池组中一个或多个温度过高的单体电池进行快速辅助降温，有效避免了单体电池温度过高的问题，提高了电池组的安全性；同时可以将温度过高的单体电池的热量向温度较低的单体电池进行转移，使电池组中各单体电池之间的温度差异减小，从而提高电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池组温度控制领域，特别涉及一种电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法。
背景技术
新能源汽车的电池是新能源汽车比较关键的部分，新能源汽车电池的好坏是关系到新能源汽车的整体性能，一旦新能源汽车电池存在一定的隐患就会造成事故，所以，新能源汽车电池的一些可能存在隐患的部分一定需要进行相应的安全设计。
近几年，随着电动汽车的普及，电动汽车的多起自燃事故也逐渐出现在公众视野中，例如今年出现的多起特斯拉汽车、蔚来汽车自燃事件，一般情况下，电动汽车最容易发生火灾的零部件就是动力电池，而动力电池着火的核心就是局部电池组或单个电池组因故障或外力导致温度失控，从而引发火灾。优异的动力电池设计需要考虑动力电池在快速升温过程中及时将热量散失出去或者将动力电池温度控制在合理范围内。
而从性能角度考虑，动力电池温度控制的出发点是将动力电池始终处于良好工作状态。一般来说，过低的电池温度影响电池的充放电能力，过高的温度则影响电池的寿命和安全性。也就是说，电动汽车在正常行驶、充放电、待机状态下均希望保证动力电池维持在20-55℃的温度区间内工作，以发挥其最大性能，并尽量延长电动汽车的续航里程。
为了保证动力电池的环境温度维持在合适温度区间，目前采用的方式主要为液冷，例如蔚来ES8汽车，特斯拉model 3汽车；也就是使用冷却液方式对动力电池组进行集中散热，冷却液经过换热后变成低温冷却液流入到动力电池中，对电池进行冷却。目前该冷却技术也比较成熟，获得广泛应用，冷却原理如图1所示；使用冷却液冷却方式时，电池组一般是并排排列成矩形或平板形状，然后在电池组的下方放置散热板，电池底面与散热板上表面接触，散热板下表面与冷却液通道接触，汽车底盘上设置了电池箱，电池箱中竖直放置多个电池组，电池箱的底板上开设了多个冷却液通道，冷却液流经冷却液通道时，将电池箱底板上的热量吸走，电池箱底板一般采用铜铝等材料制作，因此其散热性能较好，可以快速将其上方放置的电池组热量带走。
但是上述冷却液冷却方式在控制电池组温度时，一般是在电池组中随机或固定分布多个传感器，根据多个传感器采集的温度求出平均值或加权算法平均值等方式来控制冷却液的温度，如果电池组采用单个大体积电池或电池组中单体电池数量较少时，各单体电池温度差异较小，液冷式散热可以有效降低单体电池的热量；但对于组成方式为多个单体电池串联或并联构成的电池组来说，由于单体电池数量众多，常根据功能将电池组划分为多个模块，然后根据汽车在不同工况下的行驶条件，选择不同模块进行供电，这就会使得电池组中各个位置的单体电池温度差异较大；如特斯拉model 3中采用了大约5000-7000节松下18650锂离子电池；其底部设置的冷却液通道将多个锂离子电池分为数个模块，可以实现针对不同模块提供不同的散热效率；
但是如果一个模块中的其中一个单体电池因故障或负载过大或充电电流过大等情况时，该模块中多个温度传感器采集的电池平均温度并不会有明显变化，这时冷却系统并不会增大散热效果，可能导致单体电池温度继续升高；
当一个模块中出现几个电池温度过高时，电池管理系统(BMS)一般会增大散热器散热功率，降低冷却液温度并提高冷却液流速，但由于冷却是针对整个模块中的所有单体电池，而不是针对温度过高的某几个单体电池，这可能会出现温度过高的单体电池降温效果不明显，而该模块中其他处于正常状态的单体电池温度低于正常值的现象，导致电池组工作环境恶化、能耗增加等问题，甚至因单个电池无法快速降温从而产生自燃现象。
也就是说，现有的冷却方式是对整个电池组进行冷却，或者是将电池组划分为几个模块，对模块中多个电池的温度采集后获得的平均值进行降温，如果电池组中的多个单体电池散热量一样，可以保证多个单体电池的温度接近，但是如果某个单体电池因故障使得其散热量增大，则冷却液系统难以针对单个单体电池的温度控制，或者没有一种对多个单体电池散热量进行均衡控制的有效方法。如想要实现单体电池的散热控制，则需要将冷却通道做成多个各自分别独立的循环通道式冷却系统，这样的冷却系统结构太过复杂，因此目前并没有厂家采用这样的方式，仍使用单循环式冷却通道，或划分为几个模块进行分区控制，对于单体电池数量较少的电池组可以实现较好的温度控制，而对于电池数量较多的电池组，则无法进行有效的单体电池温度控制或温度均衡，给电池温度管理留下了极大的安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明目的是提供一种安全性高、散热效果好的电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，所述的均衡装置与电池组原有的冷却液式散热系统共同安装在电动汽车的电池组支架上，电池组支架为多个钢管相互焊接或螺栓连接构成的箱体式骨架结构，电池组支架内设置多个竖直放置的圆柱体型单体电池构成的电池组，电池组放置在带有冷却液通道的散热板上，散热板与电池组支架之间焊接或螺栓连接，电池组支架通过螺栓与电动汽车车身骨架横梁或纵梁连接；电池组的上方套设带有开口的箱体状上盖，上盖的四周设置法兰盘并与电池组支架之间通过螺栓连接；
散热板(沿其横向或纵向方向设置多个冷却液孔，冷却液孔内流过冷却液，冷却液孔的入口与冷却液入水管的一端连接，冷却液入水管的另一端与冷却水泵的出口连接、冷却水泵的入口连接的水管深入冷却水箱的底部；冷却水箱的上表面设置的回水孔与翅片式散热器的出口通过水管连接，散热器的入口与冷却液出水管的一端连接，冷却液出水管的另一端与冷却液孔的出口连通；散热器通过螺栓安装在汽车车身前部进气格栅位置；冷却水泵、冷却水箱通过螺栓连接或焊接方式安装在车身前部发动机舱内或车身底盘下部前方；
所述散热板、冷却液孔、冷却水泵、冷却水箱、冷却液入水管、散热器、冷却液出水管构成电动汽车的冷却液式散热装置；
所述的均衡装置包括设置在电池组与上盖之间的多个珀耳帖元件，珀耳帖元件的数量与单体电池的数量一致，珀耳帖元件的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接触并让开单体电池上表面的正极引线；珀耳帖元件的热端端面通过粘贴或卡扣连接或卡箍方式与导热框的下表面紧贴；导热框是由多个横纵交错设置的金属导热条组成的井字形的平板状框架，每个珀耳帖元件位于井字的网格交点正下方，导热框的四周设置的法兰翻边与上盖之间使用螺栓连接；
珀耳帖元件的供电导线从其侧面引出后，通过继电器开关与辅助电池的供电线连接；单体电池的上部外侧面或下底面上粘贴一个温度传感器，温度传感器的信号输出端与微型计算机的信号输入端口连接，继电器开关的信号控制端与微型计算机的信号输出端口连接；微型计算机的电源线与辅助电池连接，辅助电池、微型计算机通过螺栓或卡扣安装在电池组支架上或散热板上。
优选的，所述的导热框的材料为铜板，所述的珀耳帖元件为圆柱体，圆柱体的下底面为冷端面，冷端面与单体电池的上端面接触，圆柱体的下底面上开设第一环形槽，第一环形槽与单体电池的外径尺寸相适应，第一环槽底部开设倒L形的导线孔，导线孔的另一端从圆柱体的侧壁穿出，导线孔内穿入导线，导线从导线孔穿出后依次与继电器开关、辅助电池连接；圆柱体上端面为热端面，热端面与导热框下底面上相应位置设置的环槽底面接触。
根据上述的电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，进行温度均衡的方法，电池组开始工作后，冷却液式散热系统开始工作，微型计算机按照以下步骤进行电池组温度均衡：
步骤a：对每个单体电池上方的珀耳帖元件根据其所处在导热框的网格中的位置进行标号，然后通过温度传感器实时采集电池组中所有单体电池各自的温度，并依次记为T1、T2…Tn；找出T1至Tn中的最大值和最小值，标记为T_max和T_min；微型计算机中还存储有电池正常工作时的温度上限值T_H和温度下限值T_D；然后按照以下步骤进行：
步骤b：对T_max的值进行以下判断：
若T_max位于第一温度范围T01之内，说明电池组正常工作，则返回步骤a；
若T_max超过第一温度范围T01且位于第二温度范围T02之内，则进入步骤c；
若T_max超过第二温度范围T02且位于第三温度范围T03之内，则进入步骤d；
若T_max超过第三温度范围T03且小于T_H，则进入步骤e；
若T_max大于T_H，则进入步骤f；
步骤c：微型计算机控制T_max所在节点位置的珀耳帖元件通电降温，对T_max对应的单体电池降温，将该单体电池的热量通过导热框传递给四周相邻的单体电池，一定时间后若T_max位于第一温度范围T01之内，则返回步骤a，否则进入步骤d；
步骤d：以T_max对应的单体电池所处的位置节点为中心节点，将四周与中心点通过井字形网格直接连接的节点对应的节点记为第一节点，将第一节点四周与第一节点通过井字形网格直接连接的节点记为第二节点，若已经标记为中心节点或第一节点，则不再进行第二节点标记；将中心节点、第一节点、第二节点处对应的多个珀耳帖元件通电降温，一定时间后，若T_max位于第二温度范围T02之内，则返回步骤c，否则进入步骤e；
步骤e：把步骤d中标记后的所有剩余未标记节点中温度最低的单体电池所处的节点位置标记为终点，终点的温度是剩余未标记节点中的T_min，以中心节点为起点，计算出从起点到达终点的最短路径，然后将最短路径中对应的所有未标记节点记为第三节点，将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、终点处的珀耳帖元件通电降温；一定时间后对T1、T2...Tn监测，若T_max未超过第三温度范围T03，则返回步骤d，否则进入步骤f；
步骤f：在所有剩余未标记节点中，找出所有温度范围在[T_min，T_min+T_00]的节点，并将满足要求的节点标记为辅助终点1、辅助终点2…辅助终点n；
计算出从中心节点开始，经过所有辅助终点以及终点的多个环形最短路径，将多个环形最短路径中未标记节点数量最多的一条环形最短路径记为最优路径，将最优路径中所有未标记节点记为第四节点；将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、第四节点处的珀耳帖元件通电降温；
一定时间后对T1、T2…Tn监测，若T_max处于第三温度范围T03，则返回步骤e，否则进入步骤g；
步骤g：将中心节点、第一节点所对应的多个单体电池断电，微型计算机将中心节点的位置记录下来并生成报警信号，与微型计算机通信连接的显示屏显示报警信号及中心节点的位置。
优选的，所述的步骤e中，若最短路径不止一条，则计算多条最短路径中每条最短路径中所有第三节点的平均温度，选择平均温度最低的路径作为最短路径，将该最短路径中对应的所有节点处的珀耳帖元件通电降温。
本发明具有以下有益效果：通过温度均衡装置进行温度均衡后，可以实现电池组中一个或多个温度过高的单体电池进行快速辅助降温，有效避免了单体电池温度过高的问题，提高了电池组的安全性；同时可以将温度过高的单体电池的热量向温度较低的单体电池进行转移，使电池组中各单体电池之间的温度差异减小，从而提高电池的性能。
附图说明
图1为电动汽车电池组用冷却液式降温系统示意图；
图2为珀耳贴元件散热示意图；
图3为冷却液式散热系统散热示意图；
图4为电池组支架与散热板示意图；
图5为单体电池与珀耳贴元件连接示意图；
图6为微型计算机控制电路原理图；
图7为导热框底部安装8x8个珀耳贴元件图；
图8为74HC595芯片扩展控制位电路原理图；
图9为导热框结构示意图；
图10为温度均衡方法流程图；
图11为温度均衡方法的步骤c中标记中心节点、第一节点示意图；
图12为温度均衡方法的步骤d中标记第二节点示意图；
图13为温度均衡方法的步骤e中，查找从中心节点至终点最短路径示意图；
图14为根据图13标记为第三节点示意图；
图15为温度均衡方法的步骤f中，标记第四节点示意图。
具体实施方式
如图4-图9所示的，电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，所述的均衡装置与电动汽车动力电池组原有的冷却液式散热系统共同安装在电动汽车的电池组支架上或汽车底盘的底板上，冷却液式散热系统的结构可参考附图1提供的单循环式结构，散热板1沿其横向或纵向方向设置多个冷却液孔2，冷却液孔2内流过冷却液，冷却液孔2的入口与冷却液入水管5的一端连接，冷却液入水管5的另一端与冷却水泵3的出口连接、冷却水泵3的入口连接的水管深入冷却水箱4的底部；冷却水箱4的上表面设置的回水孔与翅片式散热器6的出口通过水管连接，散热器6的入口与冷却液出水管的一端连接，冷却液出水管的另一端与冷却液孔2的出口连通；散热器6通过螺栓安装在汽车车身前部进气格栅位置；冷却水泵3、冷却水箱4通过螺栓连接或焊接方式安装在车身前部发动机舱内或车身底盘下部前方；
所述散热板1、冷却液孔2、冷却水泵3、冷却水箱4、冷却液入水管5、散热器6、冷却液出水管构成电动汽车的冷却液式散热装置；也可以采用分区式冷却结构或常见的电动汽车冷却液式散热系统，如特斯拉model 3或蔚来ES6或其他电动车现有的冷却液式散热系统，也可以是其他结构的冷却液式散热装置。
电池组支架为多个钢管相互焊接或螺栓连接构成的中空箱体式骨架结构，也可以是多个矩形钢管拼接而成；电池组支架内设置多个竖直放置的圆柱体型单体电池，多个单体电池并排排列形成矩形或正方形或多边形形状构成电池组，电池组放置在带有冷却液通道的散热板1上，散热板1与电池组支架的底部框架之间焊接或螺栓连接，电池组支架通过螺栓与电动汽车车身骨架横梁或纵梁连接；散热板1的上表面上可以设置与电池组形状相适应的凹槽，电池组卡入凹槽中，或者在散热板1的上表面上焊接或螺栓连接多个带有法兰孔的法兰盘，法兰盘中放入电池组；也可以是多个单体电池四周使用金属带捆绑成一排，金属带再通过卡扣与散热板1上表面上设置的相应卡槽连接，实现电池组在散热板上的固定；
散热板1为具有一定厚度的长方形或正方形平板，电池组的上方套设带有开口的箱体状上盖21，上盖21的四周设置法兰盘并与电池组支架或散热板1之间通过螺栓连接；上盖21的下端面上设置一个环形凹槽，凹槽内卡入密封圈，密封圈的下部与散热板1上相应位置设置的密封槽接触，使上盖21与散热板1可以构成一个密闭空间，起到防水防尘的效果；
所述的均衡装置包括设置在电池组与上盖21之间的多个珀耳帖元件30，珀耳帖元件30的工作原理如图2所示，珀耳贴元件一般为平板形状，其两个表面分别为冷端或热端，平板中间的夹层中设置N极/P极，以及连接导线，导线中通电时，冷端吸热而热端放热，当导线中的电流反向流动时，冷端与热端的位置互换；即通过消耗电能，使冷端与热端之间的热量进行流动，珀耳贴元件目前已经是十分成熟的电子制品，可以直接购买或选择相应的型号，本申请中采用的珀耳贴元件可以是TEC1-12712型号，也可以是TEC1-12707型号，也可以是DA-12-110-01型号，也可以是其他常见的珀耳贴元件型号。
珀耳帖元件30的数量与单体电池的数量一致，如图5所示的，珀耳帖元件30的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接触并让开单体电池上表面的正极引线；珀耳帖元件30的热端端面通过粘贴或卡扣连接或卡箍方式与导热框34的下表面紧贴；
如图9所示的，导热框34是由多个横纵交错设置的金属导热条组成的井字形的平板状框架，每个珀耳帖元件30位于井字的网格交点正下方，导热框34的四周设置的法兰翻边与上盖21之间使用螺栓连接；
所述的导热框34的材料为铜板，也可以是镁铜合金板，或镁铝合金板，所述的珀耳帖元件30为圆柱体，圆柱体的下底面为冷端面，冷端面与单体电池12的上端面接触，圆柱体的下底面上开设第一环形槽，第一环形槽与单体电池12的外径尺寸相适应，第一环槽底部开设倒L形的导线孔，导线孔的另一端从圆柱体的侧壁穿出，导线孔内穿入导线，导线从导线孔穿出后依次与继电器开关、辅助电池11连接；圆柱体上端面为热端面，热端面与导热框34下底面上相应位置设置的环槽底面接触；
珀耳帖元件30的供电导线从其侧面引出后，通过继电器开关31与辅助电池11的供电线连接；辅助电池11可以单独设置在电池组支架内，也可以直接使用电池组中的几个单体电池串联或并联构成；单体电池的上部外侧面或下底面上粘贴一个温度传感器32，温度传感器32的信号输出端与微型计算机33的信号输入端口连接，继电器开关31的信号控制端与微型计算机33的信号输出端口连接；微型计算机33的电源线与辅助电池11连接，辅助电池11、微型计算机33通过螺栓或卡扣安装在电池组支架上或散热板1上。
所述的温度传感器可以是裸露式贴片PT1000温度传感器，也可以是进口贴片式DS18b20数字温度传感器探头，也可以是其他型号的贴片式温度传感器或卡扣式温度传感器；
所述的微型计算机33可以是STM32F100ZC 112GPIO单片机或AT89C52单片机或其他单片机，也可以是三菱公司的PLC工业控制机，也可以是其他具有完整控制功能的微型计算机；当单体电池数量较多时，可以使用I/O端口数量相匹配的单片机，也可以使用串行转并行方式来增加控制引脚，如图7所示的，在导热框下底面设置凹槽，凹槽内放入珀耳贴元件，共设置了8x8共64个珀耳贴元件，对应64个单体电池，可以使用三片74HC595芯片进行控制，如图8所示的，三片74HC595串联在一起，串行数据有U45的DATA引脚输入，U45的SQH引脚接到U46的DATA引脚，U46的SQH引脚接到U47的DATA引脚，这样由U45输入24位的串行数据，之后锁存，就可以将这3个字节的数值分别由U45、U46、U47输出，实现了单片机引脚的扩展，此处只是对单片机控制多个珀耳贴元件时可以采用的电路进行举例，也可以使用其他常见的扩展方式，这里并不对电路引脚的扩展方式进行限定。
根据上述的电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，进行温度均衡的方法为：电池组开始工作后，冷却液式散热系统开始工作，微型计算机33按照以下步骤进行电池组温度均衡：
实施例一：使用附图7所示的带有8x8个珀耳贴元件的导热框，导热框下方相应位置放置64个松下18650锂电池单体电池构成一个电池组，该锂电池的常见温度包括充电温度：0～45℃，放电温度：-20℃～60℃，温度保护：70℃±5℃，可知该单体电池的正常工作温度区为-20℃～60℃，在60℃～65℃为高负荷工作温度区，65℃～75℃为警戒温度区，75℃为该电池可承受的最高温度临界值。
步骤a：对每个单体电池12上方的珀耳帖元件30根据其所处在导热框34的网格中的位置进行标号，然后通过温度传感器32实时采集电池组中所有单体电池12各自的温度，并依次记为T1、T2...Tn；找出T1至Tn中的最大值和最小值，标记为T_max和T_min；微型计算机33中还存储有电池正常工作时的温度上限值T_H和温度下限值T_D；这里T_H为75℃，T_D为-20℃，然后按照以下步骤进行：
步骤b：对T_max的值进行以下判断：
若T_max位于第一温度范围T01之内，说明电池组正常工作，则返回步骤a；这里T01设置为[-20℃，60℃，
这说明电池组中每个单体电池的温度均小于60℃，可以认为电池组处于正常状态，当多个单体电池的平均温度大于40℃或50℃时，可以开启冷却液式散热系统，进行常规散热，保证电池组内单体电池的温度稳定；
若T_max超过第一温度范围T01且位于第二温度范围T02之内，则进入步骤c；这里T02设置为[60℃，65℃]
若T_max超过第二温度范围T02且位于第三温度范围T03之内，则进入步骤d；这里T03设置为65℃，70℃]
若T_max超过第三温度范围T03且小于T_H，即位于70℃，75℃]则进入步骤e；
若T_max大于T_H，则进入步骤f；
步骤c：如附图11所示的，由松下电池的工作温度区间可知，此时T_max对应的单体电池的温度在[60℃，65℃]之间，说明该电池处于较大的工作负荷状态，且可能超过正常工作温度区，进入警戒温度区，因此除了冷却液式散热装置对电池组进行常规的整体降温外，微型计算机33还控制T_max所在节点位置的珀耳帖元件30通电降温，对T_max对应的单体电池12降温，将该单体电池12的热量通过导热框34快速传递给四周相邻的温度较低的单体电池12，一定时间后若T_max位于第一温度范围T01之内，即小于65℃，则返回步骤a，否则进入步骤d；
步骤d：如附图12所示的，由松下电池的工作温度区间可知，此时T_max对应的单体电池的温度在65℃，70℃]之间，该单体电池的温度已超过正常工作温度，可能是负荷过高，也可能是散热情况不好，也可能是电池故障，因此需要对该单体电池进行更好的辅助散热措施；以T_max对应的单体电池12所处的位置节点为中心节点，将四周与中心点通过井字形网格直接连接的节点对应的节点记为第一节点，将第一节点四周与第一节点通过井字形网格直接连接的节点记为第二节点，若已经标记为中心节点或第一节点，则不再进行第二节点标记；将中心节点、第一节点、第二节点处对应的多个珀耳帖元件30通电降温，这样可以将T_max周围的多个珀耳贴元件启动，将T_max对应的单体电池产生的热量快速向周围传递，以达到快速降温的效果，一定时间后，若T_max位于T02之内，即小于或等于65℃，则说明降温措施有效，该单体电池的温度已降至警戒区以下，则返回步骤c，这样可以减少珀耳贴元件的开启数量，以节约电能；如T_max的温度没有明显的下降，说明该单体电池的温度仍然过高，需要采取更强力的降温措施，则进入步骤e；
步骤e：如附图13、附图14所示的，把步骤d中标记后的所有剩余未标记节点中温度最低的单体电池12所处的节点位置标记为终点，终点的温度是剩余未标记节点中的T_min，以中心节点为起点，计算出从起点到达终点的最短路径，然后将最短路径中对应的所有未标记节点记为第三节点，将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、终点处的珀耳帖元件30通电降温；这样在控制更多的珀耳贴元件进行辅助散热的同时，将最高温度与较低温度的单体电池之间作为散热路径，还可以调节各单体电池之间的温度差异，使各单体电池的温度更接近，这样可以极大的提高电池组中各单体电池的温度一致性，对电压的稳定性、电池的放电效率、循环寿命等都具有积极的影响；
一定时间后若T_max降温至第三温度范围T03，则说明散热措施达到预定效果，返回步骤d，降低降温措施，以节约能源，如果温度仍然超过T03，则说明当前降温措施仍无法对单体电池进行有效降温，进入步骤f；
步骤f：如附图15所示的，在所有剩余未标记节点中，找出所有温度范围在[T_min，T_min+T_00]的节点，并将满足要求的节点标记为辅助终点1、辅助终点2...辅助终点n；
计算出从中心节点开始，经过所有辅助终点以及终点的多个环形最短路径，将多个环形最短路径中未标记节点数量最多的一条环形最短路径记为最优路径，将最优路径中所有未标记节点记为第四节点；将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、第四节点处的珀耳帖元件30通电降温；
一定时间后若T_max降温至第三温度范围T03，则返回步骤e，否则说明此时该单体电池的温度已无法由温度均衡装置进行调节，如继续工作可能会导致电池损坏或燃烧，为了防止该情况发生，进入步骤g；
步骤g：将中心节点、第一节点所对应的多个单体电池断电，使用其他的单体电池继续进行工作，微型计算机33将中心节点的位置记录下来并生成报警信号，与微型计算机33通信连接的显示屏显示报警信号及中心节点的位置，提醒驾驶员电池组中存在温度过高的单体电池，从而有效保护电池组整体的温度稳定和安全。
通过温度均衡装置进行温度均衡后，可以实现电池组中一个或多个温度过高的单体电池进行快速辅助降温，有效避免了单体电池温度过高的问题，提高了电池组的安全性；同时可以将温度过高的单体电池的热量向温度较低的单体电池进行转移，使电池组中各单体电池之间的温度差异减小，从而提高电池的性能。
实施例二：如附图13所示的，所述的步骤e中，若最短路径不止一条，则计算多条最短路径中每条最短路径中所有第三节点的平均温度，选择平均温度最低的路径作为最短路径，将该最短路径中对应的所有节点处的珀耳帖元件30通电降温；这样可以实现更快的降温效果。
实施例三：当电池组中存在被断电隔离的单体电池后，剩余的多个单体电池可以继续重复步骤a至步骤g，在步骤e、步骤f中寻找最短路径时，将被隔离的单体电池当做障碍，从起点至终点进行迷宫寻宝式的计算方式来计算最短路径，可以采用A*算法进行搜索，也可以采用A*+算法，也可以采用其他常见的二维平面迷宫寻宝式算法计算。
Claims (3)
1.电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，所述的均衡装置与电池组原有的冷却液式散热系统共同安装在电动汽车的电池组支架上，电池组支架为多个钢管相互焊接或螺栓连接构成的箱体式骨架结构，电池组支架内设置多个竖直放置的圆柱体型单体电池构成的电池组，电池组放置在带有冷却液通道的散热板（1）上，散热板（1）与电池组支架之间焊接或螺栓连接，电池组支架通过螺栓与电动汽车车身骨架横梁或纵梁连接；电池组的上方套设带有开口的箱体状上盖（21），上盖（21）的四周设置法兰盘并与电池组支架之间通过螺栓连接；散热板（1）沿其横向或纵向方向设置多个冷却液孔（2），冷却液孔（2）内流过冷却液，冷却液孔（2）的入口与冷却液入水管（5）的一端连接，冷却液入水管（5）的另一端与冷却水泵（3）的出口连接、冷却水泵（3）的入口连接的水管深入冷却水箱（4）的底部；冷却水箱（4）的上表面设置的回水孔与翅片式散热器（6）的出口通过水管连接，散热器（6）的入口与冷却液出水管的一端连接，冷却液出水管的另一端与冷却液孔（2）的出口连通；散热器（6）通过螺栓安装在汽车车身前部进气格栅位置；冷却水泵（3）、冷却水箱（4）通过螺栓连接或焊接方式安装在车身前部发动机舱内或车身底盘下部前方；所述散热板（1）、冷却液孔（2）、冷却水泵（3）、冷却水箱（4）、冷却液入水管（5）、散热器（6）、冷却液出水管构成电动汽车的冷却液式散热装置；其特征在于：所述的均衡装置包括设置在电池组与上盖（21）之间的多个珀耳帖元件（30），珀耳帖元件（30）的数量与单体电池的数量一致，珀耳帖元件（30）的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接触并让开单体电池上表面的正极引线；珀耳帖元件（30）的热端端面通过粘贴或卡扣连接或卡箍方式与导热框（34）的下表面紧贴；导热框（34）是由多个横纵交错设置的金属导热条组成的井字形的平板状框架，每个珀耳帖元件（30）位于井字的网格交点正下方，导热框（34）的四周设置的法兰翻边与上盖（21）之间使用螺栓连接；珀耳帖元件（30）的供电导线从其侧面引出后，通过继电器开关（31）与辅助电池（11）的供电线连接；单体电池的上部外侧面或下底面上粘贴一个温度传感器（32），温度传感器（32）的信号输出端与微型计算机（33）的信号输入端口连接，继电器开关（31）的信号控制端与微型计算机（33）的信号输出端口连接；微型计算机（33）的电源线与辅助电池（11）连接，辅助电池（11）、微型计算机（33）通过螺栓或卡扣安装在电池组支架上或散热板（1）上；电池组开始工作后，冷却液式散热系统开始工作，微型计算机（33）按照以下步骤进行电池组温度均衡：步骤a：对每个单体电池（12）上方的珀耳帖元件（30）根据其所处在导热框（34）的网格中的位置进行标号，然后通过温度传感器（32）实时采集电池组中所有单体电池（12）各自的温度，并依次记为T1、T2...Tn；找出T1至Tn中的最大值和最小值，标记为T_max和T_min；微型计算机（33）中还存储有电池正常工作时的温度上限值T_H和温度下限值T_D；然后按照以下步骤进行：步骤b：对T_max的值进行以下判断：若T_max位于第一温度范围T01之内，说明电池组正常工作，则返回步骤a；若 T_max超过第一温度范围T01且位于第二温度范围T02之内，则进入步骤c；若 T_max超过第二温度范围T02且位于第三温度范围T03之内，则进入步骤d；若 T_max超过第三温度范围T03且小于T_H，则进入步骤e；若 T_max大于T_H，则进入步骤f；步骤c：微型计算机（33）控制T_max所在节点位置的珀耳帖元件（30）通电降温，对T_max对应的单体电池（12）降温，将该单体电池（12）的热量通过导热框（34）传递给四周相邻的单体电池（12），一定时间后若T_max位于第一温度范围T01之内，则返回步骤a，否则进入步骤d；步骤d：以T_max对应的单体电池（12）所处的位置节点为中心节点，将四周与中心点通过井字形网格直接连接的节点对应的节点记为第一节点，将第一节点四周与第一节点通过井字形网格直接连接的节点记为第二节点，若已经标记为中心节点或第一节点，则不再进行第二节点标记；将中心节点、第一节点、第二节点处对应的多个珀耳帖元件（30）通电降温，一定时间后，若T_max位于第二温度范围T02之内，则返回步骤c，否则进入步骤e；步骤e：把步骤d中标记后的所有剩余未标记节点中温度最低的单体电池（12）所处的节点位置标记为终点，终点的温度是剩余未标记节点中的T_min，以中心节点为起点，计算出从起点到达终点的最短路径，然后将最短路径中对应的所有未标记节点记为第三节点，将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、终点处的珀耳帖元件（30）通电降温；一定时间后对T1、T2...Tn监测，若T_max未超过第三温度范围T03，则返回步骤d，否则进入步骤f；步骤f：在所有剩余未标记节点中，找出所有温度范围在[T_min,T_min+T_00]的节点，并将满足要求的节点标记为辅助终点1、辅助终点2...辅助终点n；计算出从中心节点开始，经过所有辅助终点以及终点的多个环形最短路径，将多个环形最短路径中未标记节点数量最多的一条环形最短路径记为最优路径，将最优路径中所有未标记节点记为第四节点；将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、第四节点处的珀耳帖元件（30）通电降温；一定时间后对T1、T2...Tn监测，若T_max处于第三温度范围T03，则返回步骤e，否则进入步骤g；步骤g：将中心节点、第一节点所对应的多个单体电池断电，微型计算机（33）将中心节点的位置记录下来并生成报警信号，与微型计算机（33）通信连接的显示屏显示报警信号及中心节点的位置。
2.根据权利要求1所述的电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，其特征在于：所述的导热框（34）的材料为铜板，所述的珀耳帖元件（30）为圆柱体，圆柱体的下底面为冷端面，冷端面与单体电池（12）的上端面接触，圆柱体的下底面上开设第一环形槽，第一环形槽与单体电池（12）的外径尺寸相适应，第一环槽底部开设倒L形的导线孔，导线孔的另一端从圆柱体的侧壁穿出，导线孔内穿入导线，导线从导线孔穿出后依次与继电器开关、辅助电池（11）连接；圆柱体上端面为热端面，热端面与导热框（34）下底面上相应位置设置的环槽底面接触。
3.根据权利要求1所述的电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置，其特征在于：所述的步骤e中，若最短路径不止一条，则计算多条最短路径中每条最短路径中所有第三节点的平均温度，选择平均温度最低的路径作为最短路径，将该最短路径中对应的所有节点处的珀耳帖元件（30）通电降温。
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